게시 및 게시 날짜 : 2023/11/08

한 번에 다양한 제약 및 일상 생활 관련 유기 오염 온라인 바카라을 분리하고 제거 할 수있는 그래 핀 옥사이드 필름을 개발했습니다

-전세계 수자원 결핍 문제를 해결하기 위해 재생 물을 효과적으로 사용하는 것에 대한 조정

포인트

  • interlayer 전하 상태를 제어하는 탄소 양자점/그래 핀 옥사이드 복합 멤브레인으로 정교한 온라인 바카라 기능을 달성합니다
  • 탄소 양자점을 삽입하여 혼합 전하의 인터레이어를 형성하는 새로운 그래 핀 옥사이드 필름을 개발했습니다
  • 정전기 반발 및 극성 배제 효과를 통해 한 번에 다양한 극성의 유기 오염 온라인 바카라 분리 및 제거 효과

요약 다이어그램

탄소 양자점의 개요 다이어그램 옥사이드 필름
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다


요약

제 2 최고 연구원 Wang Masaming, 계면 화학 응용 연구 그룹, 환경 창조 연구 부서, National Advanced Industrial Science and Technology (바카라 커뮤니티) 및 Yoshizawa Tokuko, 제로 감독을위한 국제적 공동 센터, Takeuchi Yu, Takeuchi Yu, 제로 교수, 제로 교수, 요시사와 도쿠코, 요시사와 도쿠코, 요시사와 도쿠코 (Yoshizawa Tokuko) 교토 대학교 공학 학교는 소량의 극성을 제공하고 있습니다약물 및 라이프 스타일 관련 유기농 오염 온라인 바카라새로운 온라인 바카라 및 제거를 허용하는 새로운 (제약 및 개인 의료 제품, 이하 PPCP로 약칭)그래 핀 옥사이드(그래 핀 옥사이드, 이하 go로 축약) 우리는 막 기술을 개발했습니다

이 기술은 긍정적으로 충전 된 2 차원 모양을 가지고 있습니다탄소 양자점(탄소 양자점, 이하 이하 CQD로 약칭) 음으로 하전 된 GO 층 사이의 층들 사이에 제어 된 전하 상태를 갖는 CQD-GO 복합 필름이 얻어 질 수있다 얻어진 CQD-GO 복합 필름 층은 긍정적이고 부정적으로 온라인 바카라 될 수있는 기능적 그룹 (원자의 특징적인 수집)을 가지며, 정전기 반발 및 친수성 차이의 효과는 한 번에 다양한 극성 PPCP를 제거하기 위해 작용한다 GO 멤브레인의 이전 연구 예와 비교할 때, 음의 이온 유형 중성 PPCP의 제거 속도는 크게 개선되었을뿐만 아니라 기존의 방법도 있습니다흡착나중에 막을 통과하는 양의 이온 유형 PPCP는 이제 제거 될 수있어 56%이상의 제거 속도를 달성 할 수 있습니다 양의 양의 양성, 음성 및 중성 PPCP의 미량 양을 동시에 분리온라인 바카라 제거하는 능력은 재활용 수의 고급 사용에서 주요 이점이며, 전 세계 수자원 문제 해결에 기여할 것으로 예상됩니다

이 기술의 세부 사항은 2023 년 7 월 21 일에 제공 될 예정입니다화학 공학 저널"에 게시 됨


개발의 사회적 배경

글로벌 물 문제 해결지속 가능한 개발 목표 (SDGS)중 하나이며, 수자원으로 재활용 물을 효과적으로 사용하는 것이 중요한 솔루션 중 하나입니다 그러나 인간이 사용하는 물 중에는 인간 활동에 의해 생성 된 수천 개의 PPCP가 있습니다 PPCP는 약물 내성을 유발함으로써 소량과 같은 인간 및 생태계에 해를 끼칠 수 있으며, 가능한 많은 유형의 PPCP를 고효율로 처리 할 수있는 기술이 높아질 수 있습니다

그러나 다양한 PPCP로 인해 다양한 극성 (양성 및 음성 이온 성, 중성), 친수성 및 소수성 및 낮은 농도로 인해 완전한 PPCP를 분해하거나 제거하기가 매우 어렵습니다 기존의 처리 기술에는 흡착, 광촉매, 다양한 산화제 (염소, 오존, 과산화수소 등) 및 자외선 광선을 사용하는 가속화 된 산화 방법이 포함됩니다 그러나, 이들 방법은 치료할 수있는 오염 온라인 바카라의 유형과 치료 효율을 제한했으며, 반복적 인 사용을위한 재생 작용의 성가성 및 독성 부산물 생성과 같은 2 차 문제가있다 고급 막 기술입니다Nanofiltration Membraneya역삼 투 멤브레인, 결합 된 막 기술은 이러한 결과를 더 높은 PPCPS 제거 속도로 결합하지만 장비의 복잡성이 증가하고 일부 소규모 친수성 오염 온라인 바카라의 문제로 인해 모든 PPCP를 제거 할 수는 없었습니다

 

연구 기록

온라인 바카라는 현재 건전한 물 및 공기 순환을 보장하기 위해 환경 영향 감소 기술을 연구하고 있으며, 다양한 GO 필름 및 그래 핀 나노 복합체를 사용하여 미세한 유기 오염 물질을 매우 효율적으로 제거하고 있습니다 GO 멤브레인은 독특한 선택적 물 투과성을 가지며, 화학 저항성, 방지 및 항 결제 특성의 이점을 가지고 있으며, 탄소성 막에 고유하고 제조가 비교적 간단하며, 비교적 간단한 생산, 해상 담체 환경 및 물 환경 분야에서 관심을 끌고 있습니다 온라인 바카라는 이전에 고성능 Graphene-Titania 복합 광촉매 물질을 사용하고 있다고 발표했습니다 (WaterProject2021pdf (온라인 바카라gojp) [PDF : 67MB]) 및 메조 포러스 수직으로 배열 된 샌드위치 형 그래 핀 그래 핀-메조 포러스 실리카 복합재 (2017 년 10 월 13 일에 발표 된 Aisotech Press) 또한, 표적 이온에 대한 GO 막의 온라인 바카라 메커니즘은 상세하게 분석되며, 표적 무기 염 이온 및 오염 된 유기 이온의 온라인 바카라 거동 및 물 플럭스의 상응하는 변화 패턴이 포함된다이온 쿨롱 전위[1]의 강도와 밀접한 관련이 있음을 발견했습니다 이 발견에 기초하여, 우리는 GO의 중간 충전 상태가 올바르게 제어되면, 다양한 극성을 갖는 PPCP와 같은 다양한 유기 오염 온라인 바카라을 한 번에 분리하고 제거 할 수 있다고 가정한다 우리는 이제 GO 막의 특성을 사용하는 새로운 막 구조를 고안하고, 다른 극성으로 PPCP를 집합 적으로 분리하고 제거 할 수있는 복합 그래 핀 막 기술을 개발했습니다

이 연구 및 개발은 Tia의 "Kakehashi"(https : //wwwtia-nanojp/page/dir000027html) (2022)의 틀에 따라 수행되었으며, 일부는 과학 연구를위한 과학 보조금 홍보를 위해 일본 사회에 의해 뒷받침되었으며, "막 치료 및 UV/광 촉매 치료에서 바이러스 및 미량 화학 온라인 바카라의 제거 특성을 풀고있다 (2022-2024)"

 

연구 컨텐츠

이 연구에서, 이전에보고 된 결과에 기초하여, GO 층 사이에 CQD를 삽입하는 방법에 기초하여, 친수성 및 소수성의 차이로 인한 정전기 반발 및 배제 효과를 갖는 새로운 CQD-GO 복합성 막의 발달을 초래한다

CQD는 원자 크기 수준에서 두께가 수십 개의 나노 미터에서 수십 개의 나노 미터의 두께가있는 다 환식 방향족 또는 다른 불포화 탄소 구조의 연결로 구성된 골격 구조를 갖는 평면 입자입니다 문자 그대로 양자점의 특성을 가지며 그림 1 (a)에 표시된 것처럼 발광 특성을 나타냅니다 가장자리에는 많은 양의 온라인 바카라 가능한 표면 기능 그룹이 있기 때문에 그림 1 (b)의 사진에 표시된 것처럼 물에 용해 될 수 있습니다 또한 GO와의 호환성이 뛰어납니다 이번에는 적절한 화학 합성 조건을 선택하여 긍정적으로 하전 된 표면이있는 CQD를 생성했습니다 그림 1 (c)는이 CQD를 GO와 혼합하여 만든 필름의 사진을 보여줍니다 투과 전자 현미경 (도 1 (d))을 사용하여 필름 바로 위의 필름을 관찰 할 때, 수십 미만의 나노 미터 크기를 갖는 왜곡 된 CQD가 GO 필름 내에서 발견된다interalation우리는 이것이 사실임을 확인했습니다

그림 1

그림 1 (a) CQD의 3 차원 방출 스펙트럼, (b) 물에 용해되는 방법을 보여주는 사진, 파란색 레이저로 조명 할 때 녹색을 방출하는 사진, (c) 지지대 (흰색), (흰색)에 형성된 GO Composite 촬영의 사진 (CQD) (CQD) (CQD)를 보여주는 고정식 전자 마이크로 (Dispersited Electron Microscope) 서클) GO 필름 구조에서
*우리는 원본 용지에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다

이렇게 생성 된 CQD-GO 복합 멤브레인 구조는 GO 층 사이에 양수 및 음전하가 존재하는 화학적 환경을 생성하고 정전기 반발에 의한 양성 또는 음성 유기 오염 온라인 바카라의 통과를 방지합니다 반면에, 인터레이 층은 강한 친수성 환경에 있기 때문에, 중성 유기 오염 온라인 바카라의 막 투과는 또한 친수성 및 소수성의 차이로 인한 배제 효과로 인해 불리합니다

그림 2

그림 2 CQD-GO 복합 멤브레인 구조 모델 다이어그램
*우리는 원래 논문에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다

복합 막은 실험실 수준 막 온라인 바카라 장치에서 저 분자량 (<1000)의 다른 극성을 갖는 37 PPCP에 대한 온라인 바카라 효과를 평가하기 위해 사용되었다 (도 3) CQD-GO 복합 멤브레인에서 평가 된 모든 극성 PPCP에 대해 더 높아짐제거율GO로만 구성된 필름은 음으로 하전 된 표면 특성을 반영온라인 바카라, 대부분의 양성 이온 PPCP에 대한 흡착 효과만을 나타냅니다 대조적으로, CQD-GO 복합재 막은 모든 양성 이온 PPCP에 대해 56% 이상의 최소 제거 속도를 달성 할 수 있었다 또한, 음성 이온 유형 및 중성 PPCP 둘 다에 대한 제거 속도는 CQD-GO 복합 막에서 현저하게 개선되었다 이것은 또한 CQD-GO 복합 멤브레인의 분리 메커니즘이 주로 양전하 및 음전하가 존재하는 중간층 화학 환경에 의해 야기 된 정전기 반발과 친수성 및 소수성의 차이로 인한 배제 효과에 기인한다는 것을 시사한다

그림 3

그림 3 극성이 다른 37 가지 유형의 PPCP에 대한 처리 효과
*우리는 원래 논문에서 인용되고 수정 된 그림을 사용합니다

이 결과는 CQD가 삽입 된 혼합 전하 중간층 환경을 갖는 GO 복합 멤브레인이 정전기 반발 및 극성 배제 효과를 가지고있어 다양한 극성의 광범위한 PPCP를 집합 적으로 제거 할 수 있음을 보여준다 이번에 개발 된 새로운 CQD-GO 복합 멤브레인을 사용하면 많은 유형의 PPCP가 한 번에 처리 될 수 있으므로 전 세계 수자원 문제를 해결하기 위해 고효율 재활용 수처리 기술을 개발하는 데 유용합니다

 

미래 계획

앞으로, 우리는 복합 막의 물리 화학적 구조를 최적화온라인 바카라 분리 성능을 실질적으로 사용 가능한 수준으로 향상시키기위한 연구를 수행 할 것입니다 앞으로, 우리는 응용 프로그램을 환경 수처리 분야뿐만 아니라 제약 제조와 같은 다른 산업 공정으로 확장하는 것을 목표로합니다

 

기사 정보

게시 된 잡지 :화학 공학 저널
종이 제목 : 탄소 양자 도트를 사용하여 그래 핀 산화물 막의 층층 충전 환경을 제어하여 다른 극성의 제약 및 개인 관리 제품의 전반적인 거부 달성
저자 : Mutsuki Oikawa, Haruka Takeuchi, Ryota Koide, Noriko Yoshizawa, Zheng-Ming Wang, Setsuko Koura
doi :https : //doiorg/101016/jcej2023144811

 

참조

[1] Oikawa et al : 그래 핀 산화물 막의 탈염 및 온라인 바카라에서 이온 성의 역할에 대한 통찰력,담수화552 (2023) 116433

 

문의

국립 연구 개발 공사, 국립 선진 산업 과학 기술 연구소
인터페이스 화학 응용 프로그램 연구 그룹, 환경 창조부
두 번째 수석 연구원 Wang Zhengming 이메일 : ZM-Wang * 온라인 바카라gojp ( @로 변경하고 보내주세요)


용어집

약물 및 라이프 스타일 관련 유기농 오염 온라인 바카라
신체 관리를 위해 인간, 농업 및 가축 의약품뿐만 아니라 인간, 농업 및 가축 의약품에 사용되는 일일 필수품의 방출에서 파생 된 유기 오염 온라인 바카라 수천 종의 다른 종이 있으며 다양한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있으며 분해가 어렵고 물 환경에서 지속적이라고합니다 많은 사람들은 특정한 생리 학적 활동을 갖도록 설계되었으므로 환경에 남아있는 미량의 양도 생태계에 영향을 줄 수 있습니다 또한, 소위 "약물 내성"을 갖는 새로운 종의 병원체의 발달이 최근 몇 년간 물 환경에서 항생제의 지속적인 존재로 인해 약물에 더욱 저항력이 있다는 우려가있다 정기적 인 하수 처리 기술로 처리하는 것은 거의 불가능합니다[참조로 돌아 가기]
그래 핀 옥사이드
이것은 강한 산화제를 갖는 액체 산화 결정질 흑연에 의해 흑연 산화물이 형성되고 물에 분산되어 하나씩 껍질을 벗기는 상태입니다 그것은 풍부한 산소 함유 표면 기능 그룹을 가지며, 물에서는 양성자를 방출하고 표면을 음으로 충전하여 안정적인 콜로이드 용액을 만듭니다 기능적 복합 구조를 형성하기 위해 다른 나노 온라인 바카라과 쉽게 혼합 될 수 있거나, 지지대에 적층되어 막을 형성 할 수있다[참조로 돌아 가기]
탄소 양자점
이것은 양자 제한 효과를 갖는 탄소 나노 입자이며 발광 특성을 나타내는 크기가 작게 만들어집니다 대부분은 원자 크기보다 두께가 작은 2 차원 모양을 가지고 있습니다 발광 메커니즘의 크기 효과 외에도 기능 그룹으로부터 유래 된 화학 발광도보고되었다 표면 기능 그룹은 합성 조건에 따라 생성 될 수 있으며, 수용성이 높기 때문에 나노 복합물을 합성 할 때 구성 요소로도 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
흡착
이것은 물리적 및 화학적 친화력을 사용하여 다공성 온라인 바카라의 모공 또는 고체 표면 내부에 오염되고 고착되는 방법입니다 반복적으로 사용하려면 흡착 포화 (최대 흡착량)에 도달 한 후 흡착 재료를 재생 한 다음 흡착 부위를 다시 방출해야합니다[참조로 돌아 가기]
지속 가능한 개발 목표 (SDGS)
이것은 2015 년 유엔에 의해 채택 된 지속 가능한 개발을위한 2030 년의 안건에 명시된 2030 년까지 지속 가능한 세상을 목표로하는 국제 목표입니다 영어 단어는 SDGS : 지속 가능한 개발 목표입니다 17 개의 목표 중 여섯 번째 목표는 "전 세계의 안전한 물과 화장실"입니다[참조로 돌아 가기]
Nanofiltration Membrane
기공 직경이 1-2 nm이고 분자량이 200-1000 인 물-처리 된 막 표면 전하 유형으로 알려진 것은 2 nm보다 작은 입자 및 크기의 중합체의 통과를 차단할 수 있습니다 세라믹과 유기 중합체가 모두 이용 가능합니다[참조로 돌아 가기]
역삼 투 막
무기 이온을 통과하지 않고 물만 통과하는 수처리 막 삼투압에 저항하기 위해 고압 (50-70 ATM)을 적용함으로써, 이온은 물에서 분리되어 해수 담수화 및 기타 담수화 처리에 적합합니다 온라인 바카라은 주로 셀룰로오스 아세테이트와 같은 유기물입니다[참조로 돌아 가기]
이온 쿨롱 전위
무기 이온의 표면 전하 밀도 측정 및 정전기력의 강도를 나타내는 지표 일반적으로 이온의 전하 또는 전하의 제곱을 이온 반경으로 나눈 값으로 정의됩니다[참조로 돌아 가기]
interalation
다른 분자, 분자 그룹 또는 나노 입자가 층 화합물의 층 사이에 삽입되는 반응을 지칭한다[참조로 돌아 가기]
제거율
이것은 입구 측면 (처리되지 않은 물 쪽)과 투과하는 쪽 (처리 된 물 쪽) 사이의 오염 온라인 바카라 농도의 차이를 입구 측면 농도로 나누어 얻은 백분율입니다[참조로 돌아 가기]

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